Beschreibung

Schutzvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung zum Abführen einer elektrostatischen Ladung.

Bei Kraftfahrzeugen besteht immer häufiger die Anforderung, Fahrzeugsteuergeräte einzusetzen, die elektrisch leitende Be- dienelemente aufweisen, die in Verbindung mit Displayanzeigen arbeiten. Derartige elektrisch leitende Bedienelemente können insbesondere durch elektrostatische Impulse in ihrer Funktion beeinflusst werden. Hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber überspannungen, die aus derartigen elektrostatischen Impulsen resultieren, werden hohe Anforderungen gestellt, damit diese überspannungen nicht zu Beschädigungen der elektrischen Komponenten des Fahrzeugsteuergeräts führen. Es ist deshalb erforderlich, diese Komponenten mit einem Massepotential elektrisch zu koppeln, um so ein Ableiten oder ein ande- res Unschädlichmachen der elektrostatischen Impulse zu erreichen .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schutzvorrichtung mit einem Bedienelement und einem Leiterbahnträger zu schaffen, die kostengünstig realisierbar ist und eine sichere elektrische Anbindung des Bedienelements an den Leiterbahnträger ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Schutzvorrichtung, mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement, das mit einem elektrisch leitenden Tastbereich eines Bedienelements elektrisch gekoppelt und ausgebildet ist zum Abführen einer elektrostatischen Ladung, und einem Leiterbahnträger eines elekt-

rischen oder elektronischen Schaltungsträgers, wobei der Leiterbahnträger einen mit einem Massepotential gekoppelten e- lektrischen Kontaktabschnitt aufweist, wobei das Kontaktelement zu dem Kontaktabschnitt des Leiterbahnträgers durch ei- nen Luftspalt mit einem Abstand beabstandet ist, derart, dass die elektrostatische Ladung von dem Kontaktelement auf den Kontaktabschnitt des Leiterbahnträgers abführbar ist.

Mit einer derartigen Schutzvorrichtung können elektrostati- sehe Ladungen von dem elektrisch leitenden Tastbereich des Bedienelements über das elektrisch leitende Kontaktelement und den Kontaktabschnitt des Leiterbahnträgers zu dem Massepotential abgeführt werden, wodurch vorzugsweise Komponenten eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs, in dem das Bedien- element und der Leiterbahnträger vorzugsweise angeordnet sind, vor Beschädigungen geschützt werden können.

Dies hat den Vorteil, dass die Montage des Bedienelements auf dem elektrischen und/oder elektronischen Schaltungsträger nur ein einfaches relatives Positionieren zwischen dem Bedienelement und dem elektrischen und/oder elektronischen Schaltungsträger erfordert. Es ist keine feste Kontaktierung oder Fe- derelement-Kontaktierung zwischen dem Bedienelement und dem elektrischen und/oder elektronischen Schaltungsträger erfor- derlich. Damit kann der Montageprozess sehr einfach ausgebildet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Kontaktelement und dem Kontaktabschnitt des Leiterbahn- trägers zwischen etwa 0,5 mm und 5 mm. Dies hat den Vorteil, dass bevorzugt elektrostatische Ladungen mit einer Potentialdifferenz von ca. 8 kV bis 25 kV gegenüber dem Massepotential von dem Kontaktelement über den Luftspalt zu dem Kontaktabschnitt des Leiterbahnträgers sicher abgeführt werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der e- lektrische Leiterbahnträger einen seitlichen Randbereich auf,

und der Kontaktabschnitt ist in dem seitlichen Randbereich angeordnet. Damit ist es möglich, den Abstand zwischen dem Leiterbahnträger und dem Bedienelement frei zu wählen, derart, dass das Kontaktelement des Bedienelements nur ausrei- chend nahe zu dem Kontaktabschnitt in dem seitlichen Randbereich des elektrischen Leiterbahnträgers angeordnet sein muss, ohne einen definierten Abstand zu einer Oberfläche des elektrischen Leiterbahnträgers einhalten zu müssen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Leiterbahnträger eine Durchgangsöffnung auf, die randseitig den Kontaktabschnitt aufweist. Damit kann das Kontaktelement in der Durchgangsöffnung angeordnet werden, und eine sichere e- lektrostatische Entladung erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement stiftförmig ausgebildet und in der Durchgangsöffnung angeordnet. Damit ist ein sicheres elektrostatisches Entladen des Bedienelements möglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Kontaktabschnitt und dem Massepotential des Leiterbahnträgers ein elektrisches Widerstandselement angeordnet, das ausgebildet ist zum Dissipieren wenigstens eines Teils der elektrischen Energie aus einer elektrostatischen Entladung. Es ist so möglich, die elektrostatische Ladung über das e- lektrische Widerstandselement abzuführen und so den Leiterbahnträger vor einem hohen Energieeintrag durch die elektrostatische Entladung zu schützen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische vorderseitige Ansicht eines Bedienelements,

Figur 2 eine perspektivische rückseitige Ansicht eines Abschnitts des Bedienelements mit einem Führungszapfen,

Figur 3 eine weitere perspektivische Ansicht des Führungszapfens in einer vergrößerten Darstellung, und

Figur 4 eine teilweise gebrochene Aufsicht auf einen Schaltungsträger mit Kontaktelementen in geschnittener Darstellung.

Elemente gleicher Konstruktion oder gleicher Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .

In den Figuren 1 und 2 ist ein elektrisch leitendes Bedienelement 12 dargestellt. Das Bedienelement 12 ist vorzugsweise Bestandteil eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs, in dem sowohl das Bedienelement 12 als auch ein elektrischer und/oder elektronischer Schaltungsträger 10 (Figur 4) angeordnet sind. Im vorliegenden Fall ist das Bedienelement 12 zur Temperatureinstellung für ein Heizungs- und Klimatisierungsgerät eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Bedienelement 12 kann auch zur Einstellung anderer Größen eines Steu- ergeräts ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist das Bedienelement 12 ringförmig ausgebildet, damit der Nutzer des Steuergeräts eine vertraute Form des Bedienelements 12 zur Bedienung vorfindet. Das Bedienelement 12 kann jedoch bevorzugt auch als Kreisscheibe oder rechteckig ausgebildet sein.

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des elektrischen und/oder e- lektronischen Schaltungsträgers 10. Der elektrische und/oder elektronische Schaltungsträger 10 ist bevorzugt Bestandteil eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs.

In Figur 1 ist das Bedienelement 12 mit seiner Vorderseite dargestellt, mit einem Tastbereich 14, der elektrisch leitend

ausgebildet ist und über den durch eine Berührung durch den Nutzer eine Stellgröße eingestellt werden kann.

Figur 2 zeigt in einer rückseitigen Ansicht einen Abschnitt des Bedienelements 12 mit einer Rückseite 18. Das Bedienelement 12 hat einen inneren und einen äußeren Kragen 16. Die Kragen 16 sind als schmale Wände ausgebildet, die dazu dienen, das Bedienelement in einfacher Weise in ein Frontpaneel des Steuergeräts einzupassen. Zwischen den Kragen 16 des Be- dienelements 12 ist an der Rückseite 18 des Bedienelements 12 ein Führungszapfen 28 mit einem vorzugsweise stiftförmigen Kontaktelement 22 angeordnet. Das Kontaktelement 22 ist mit dem elektrisch leitenden Tastbereich 14 des Bedienelements 12 elektrisch gekoppelt.

Wie in Figur 3 zu sehen ist, hat der Führungszapfen 28 ein Rastelement 24 mit zwei Rasthaken 26, die in ein nicht dargestelltes Gehäuseelement, in dem der elektrische Schaltungsträger 10 des Steuergeräts des Kraftfahrzeugs aufgenommen ist, einrasten können. Damit kann mittels des Führungszapfens 28 eine starre mechanische Kopplung zwischen dem Bedienelement 12 und dem Gehäuseelement des elektrischen und/oder e- lektronischen Schaltungsträgers 10 hergestellt werden.

Figur 4 zeigt den Schaltungsträger 10 mit einem im Wesentlichen plattenförmigen Leiterbahnträger 30, auf dem Leiterbahnen 35 angeordnet sind. Der im wesentlichen plattenförmige elektrische Leiterbahnträger 30 hat einen seitlichen Randbereich 32 und einen Innerbereich 38. Der seitliche Randbereich 32 ist als Kantenbereich ausgebildet. Auf dem elektrischen Leiterbahnträger 30 sind Massepotentiale 34 und Kontaktabschnitte 36 angeordnet, die durch die Leiterbahnen 35 miteinander elektrisch gekoppelt sein können. In dem seitlichen Randbereich 32 des Leiterbahnträgers 30 sind die Kontaktab- schnitte 36 des Leiterbahnträgers 30 angeordnet. In dem Innenbereich 38 des Leiterbahnträgers 30 sind Durchgangsöffnungen 40 angeordnet. Randseitig der Durchgangsöffnungen 40 sind

weitere der Kontaktabschnitte 36 des Leiterbahnträgers 30 angeordnet .

Die stiftförmigen Kontaktelemente 22 des Bedienelements 12 sind relativ zu dem elektrischen Leiterbahnträger 30 derart angeordnet, dass ein Luftspalt 42 zwischen dem Kontaktelement 22 und dem Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 ausgebildet ist. Der Luftspalt 42 stellt einen Abstand D zwischen dem Kontaktelement 22 des Bedienelements 12 und dem Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 her. Dabei stellt der Abstand D bei vorgegebener Position des Kontaktelements 22 des Bedienelements 12 gegenüber dem Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 und eine vorgegeben Geometrie des Kontaktelements 22 des Bedienelements 12 den mini- malen Abstand zwischen dem Kontaktelement 22 und dem Kontaktabschnitt 36 dar. Besonderes bevorzugt ist, wenn der Abstand D zwischen dem Kontaktelement 22 und dem Kontaktabschnitt 36 etwa zwischen 0,5 mm und 5 mm beträgt. Bei den in Fahrzeugsteuergeräten üblicherweise auftretenden Potentialdiffe- renzen von cirka 8 bis 25 kV gegenüber Masse können damit e- lektrostatische Entladungen sicher abgeführt werden.

Bevorzugt ist insbesondere, wenn der Kontaktabschnitt 36 in dem seitlichen Randbereich 32 oder randseitig der Durchgangs- öffnung 40 des Leiterbahnträgers 30 angeordnet ist. In diesem Fall ist es möglich, ein kreiszylinderförmiges Kontaktelement 22 bei einer weitgehend freien Wahl des Abstands zwischen dem Leiterbahnträger 30 und dem Bedienelement 12 so zu positionieren, dass eine sichere elektrostatische Leitung von dem Kontaktelement 22 auf den Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 möglich ist.

Ist das Kontaktelement 22 in der Durchgangsöffnung 40 des Leiterbahnträgers 30 angeordnet, so kann bei geeigneter Wahl des Durchmessers des Durchgangsöffnung 40 ein für eine sichere elektrostatische Entladung des Bedienelements 12 geeigneter Abstand D zwischen dem Kontaktelement 22 und dem Kontakt-

abschnitt 36 erreicht werden. Auch in diesem Fall ist eine weitgehend freie Wahl des Abstands zwischen dem Leiterbahnträger 30 und dem Bedienelement 12 möglich.

Wie auf dem rechten Teil der Figur 4 zu sehen ist, ist zwischen dem Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 und dem Massepotential 34 des Leiterbahnträgers 30 ein elektrisches Widerstandselement 44 angeordnet. Dieses elektrische Widerstandselement 44 kann wenigstens ein Teil der elektri- sehen Energie aus eine elektrostatische Entladung, die über die Leiterbahn 35 des Leiterbahnträgers 30 zu der Massepotential 34 erfolgt, aufnehmen und an einer festgelegten Position auf dem Leiterbahnträger 30 gezielt in Wärmeenergie umwandeln. Es ist so möglich, den elektrischen Leiterbahnträger 30, insbesondere Bereiche des Leiterbahnträgers 30, die besonders empfindlich gegenüber elektrischen Ladungen sind, vor einem hohen Energieeintrag durch eine elektrostatische Entladung zu schützen.

Durch die Beabstandung des Kontaktelemente 22 zu dem Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 mittels des Luftspalts 42 ist es möglich, nach Einschieben des Kontaktelements 22 des Bedienelements 12 in den Leiterbahnträger 30 eine sichere Abfuhr von elektrostatischen Ladungen von dem Kontaktelement 22 auf den Leiterbahnträger 30 zu erreichen, ohne dass eine feste Kontaktierung oder eine Federelementkontaktierung zwischen dem Kontaktelement 22 des Bedienelements 12 und dem Kontaktabschnitt 36 des Leiterbahnträgers 30 erforderlich wäre. Dies ermöglicht eine deutliche Vereinfachung des Montage- prozesses bei gleichzeitig sicherer elektrostatischer Entladung von dem Kontaktelement 22 zu dem Kontaktabschnitt 36.

Federkontakte oder leitfähige Elemente aus Kunststoff oder Metall für die elektrische Kopplung des Bedienelements 12 mit dem Massepotential 34 des Leiterbahnträgers 30 können damit entfallen .